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optics1210 2019-01-24 14:28

SYNOPSYS 光学设计软件课程二十:设计容易制造与加工的非球面

1z? }'&:  
在本课中,我们展示如何将球面替换成非球面,从而改善像质。 然后我们重新优化它,控制非球面与最接近球面(CFS)的RMS偏离,以便更容易制造。 KwuucY  
这是一个初始镜头,一个校正不佳的三片式镜头:

Dwp,d~z  
(如果您想自己运行此案例,始镜头名为6.RLE。) f8Iddm#  
让我们做一个简单的优化运行。 首先,我们只使用球面。 这是MACro:
?13qDD:  
    FETCH 6 V)j[`,M:  
    PANT cJ;Nh>ey  
    VLIST RAD 1 2 3 4 6 wI$ a1H  
    VY 1 TH 20 3 VY 2 TH FJ:^pROpm  
    VY 3 TH 20 3 *yu}e)(0  
    VY 5 TH l3>S{  
    VLIST GLM 1 3 JZ:@iI5>+  
    END <kak9 6A  
uM-,}7f7  
    AANT tAdE<).!  
    AEC        ; AUTOMATIC EDGE CORRECTION UEU/505  
    ACC        ; AUTOMATIC CENTER THICKNESS CONTROL V!W.P  
\D7bTn  
    GNR .5 1 3 2 0 ,`@pi@<"#  
    GNR .5 1 3 2 .5 9a}9cMJ^"  
    GNR .5 1 3 2 .7 hF%M!otcJ-  
    GNR .5 1 3 2 1. IS2cU'   
    GNR .5 1 2 1 0 ,/42^|=Z6O  
    GNR .5 1 2 3 0 @5Xo2}o-Q  
    GNR .5 1 2 1 1 Wg']a/m  
    GNR .5 1 2 3 1 -V2\s  
    END #BC"bY  
6b2UPI7m~  
    SNAP            ; REQUEST SNAPSHOTS AS OPTIMIZATION RUNS k }=<51c  
    SYNO 50        ; REQUEST OPTIMIZATION FOR 50 PASSES
f"Zl JVa  
T5S4,.o9W  
镜头质量得到改善,但5阶球差和3阶球差没有得到平衡:
J2YQdCL  
转换成非球面。 将下面的命令行添加到PANT文件并重新优化。
B5b:znW2@  
    VY 1 G 3 r|Ui1f5  
    VY 1 G 6 0MG>77  
    VY 1 G 10
Hiyg1  
L:z0cvn"  
正如所期望的那样,现在镜头要好得多 - 但是非球面看起来如何? ASY列表给出了系数:
,>GHR{7>(  
    SPECIAL SURFACE DATA D|]BFu)F  
    ______________________________________________________________________________  : T*Q2  
     SURFACE NO.   1 -- RD + POWER-SERIES ASPHERE wA) Hot  
    G 3   -3.740105E-08 (R**4)  G 6    1.619749E-11 (R**6)  G 10   2.852988E-14 (R**8)
bSB%hFp=Cp  
KZm&sk=QM-  
我们使用了22个G非球面系数项中的三个。 查看该表面与最贴近的球面的贴合程度(CFS)。 输入命令
}E'0vf /  
    ADEF 1 PLOT.
fab'\|Y   
*FlPGBjJ  
该图表显示与CFS有很大不同。 这可能难以准确控制。 让我们继续优化,是否能得到更容易制作的非球面。 在AANT文件中添加了这些行
wP!X)p\  
    M 0 100 CLINK A# {63_H  
    ADEF 1 XzUGlrp:Y#  
    CD1 FILE 6 8Zv``t61  
    = CD1
&m5zd$6  
iOE. .xA:  
这里我们使用CLINK选项,它使优化程序运行下一个命令(在这种情况下为ADEF),然后从文件缓冲区中获取所需的数量。 (要了解此强大功能,请在中键入HELP CLINKCW)。 ] lB zpD  
SYNOPSYS已经有了这种分析的命令,如用户手册的第10.3.3节所述,但如果没有,你会怎么做? 本课程展示了如何使用其他功能来执行相同的操作,并且如果您想要执行没有命令的操作,最好知道如何使用其他功能。 NGx3f3 9  
加权因子100来自哪里? 非球面和CFS之间的RMS差异为0.00042,其他像差中最大的差异为0.045。 (要查看这些值,可以使用FINAL nb命令。我们输入FINAL 5,查看五个最大的像差,并得到下表(它位于FINAL ERROR列中)):
J2UQq7-y  
    FINAL 5 zM'eqo>!c>  
    ABERRATION LIST Ve,g9I  
            NAME            TARGET         WEIGHT            RAW VAL.  FINAL ERROR   R. EFFECT /jbAf]"F;  
       81                   0.0000000      0.9362033 SR        0.0140   0.130792E-01   0.028286 FFHq':v  
         A    2  YC    0.70000   0.50000   0.83333   0.00000 -dntV=  
9d(\/ 7  
      103                   0.0000000      1.7262735 SR       -0.0070  -0.120986E-01   0.024204 6Rc=!_v^  
         A    2  YC    1.00000   0.16667   0.50000   0.00000 l$42MRi/  
9U8M|W|d  
      157                   0.0000000      1.1508490 SR        0.0141   0.162809E-01   0.043829 %y1!'R:ZW  
         A    1  YC    1.00000   0.25000   0.75000   0.00000 gQ1 obT"|  
hHs/Qtq  
      161                   0.0000000      2.5733766 SR       -0.0064  -0.165815E-01   0.045462 -yqsJGY  
         A    1  YC    1.00000   0.25000  -0.25000   0.00000 7T~ M`$h  
f :c'j`  
      163                   0.0000000      1.1508490 SR       -0.0111  -0.127588E-01   0.026917 80xr zv  
         A    1  YC    1.00000   0.25000  -0.75000   0.00000
\2SbW7"/;P  
Bo 35L:r|  
因此,这种加权将使RMS偏离与最大光线像差的误差相当。 Sg#XcTG  
我们如何找出要添加到AANT文件中的其他行?当ADEF命令运行时,它会将其部分输出的副本放入AI缓冲区。 运行该命令后,询问AI
>lI7]hbIs  
    BUFFER?
,:_c-d#  
OM*_%UF  
看看放在哪里。
)uPJ? 2S9  
    BUFF? tne_]+  
lqzt[zgN  
    The current FILE BUFFER contains FG?Mc'r&  
    1    0.02051954  BEST FIT CV ."Ms7=  
    2    48.73404382  BEST FIT RD IwYeKN6s  
    3    -5.38236122E-13  VERTEX SHIFT /{M<FVXK+|  
    4    0.50763222  VOL. REMOVED uuzV,q  
    5    0.00097815  PEAK DIFF. Q*ITs!~Z  
    6    0.00031781  RMS DIFF.
"wUIsuG/p  
GES}o9?#  
我们所需的RMS差异在位置6- 我们想要控制的数量。 所以我们运行这个新的优化,光扇图几乎没有变化。 现在非球面看起来像什么?
T j$'B[cv  
    SYNOPSYS AI>ASY te_2"Z  
kA :Y^2X'  
     SPECIAL SURFACE DATA R@e'=z[%1  
     ______________________________________________________________________________ exRw, Nk4  
      SURFACE NO.   1 -- RD + POWER-SERIES ASPHERE ,_z79tC{s  
     G 3   -3.290403E-08 (R**4)  G 6    1.879146E-11 (R**6)  G 10   3.012221E-14 (R**8) b3(* /KgK  
P_bB{~$4  
    ADEF 1 PLOT
!MbzFs~  
qxL\G &~  
现在RMS差异仅为0.00018。 在这里,我们的镜头只有43%的非球面偏离,并且性能基本相同。 3JazQU  
现在调整加权因子可能是有意义的,分阶段增加它直到性能开始降低。 这可能会产生比上面更容易制作的镜头。 ,Oo`*'a[o7  
通过拾取FILE 5,我们也可以控制峰值差异而不是RMS。将AANT命令更改为
bcIae0LZ  
    M 0 50 CLINK FU`(mQ*Yd  
    ADEF 1 W.wPy@yi  
    CD1 FILE 5 @"w4R6l+*  
    = CD1
 tV}!_  
C@M-_Ud>Q  
并重新优化。 现在峰值偏离较小,仅0.00031毫米。
&L|oqXE0L  
制造这种非球面有多难? 让我们来看看:    ADEF 1 FRINGES
qGk+4 yC  
这是一个非常漂亮的柔和的非球面,只有一些条纹到最合适的球面。 条纹是双通的; 实际差异只是显示的一半。 ^2+Ex+  
使用这些工具,人们可以利用非球面元件,同时要确保它们易于制造。

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